岩体爆破裂纹扩展影响因素分析

为了改善高地应力条件下岩体爆破破碎效率较低的问题,基于理论推导和ABAQUS动力有限元计算分析了不同埋深和侧压系数条件下岩石爆破裂纹的扩展规律.计算结果表明:岩体初始应力和侧压系数对爆炸载荷作用下的最大裂纹长度和主裂纹扩展方向具有较大影响,随着初始应力的增大,裂隙扩展半径减小;随着侧压系数的增大,岩石有效破碎面积也相应减小;裂纹扩展主方向趋于最大压应力方向;裂纹扩展主方向与最大压应力方向一致.     

隧道爆破开挖对洞口段边坡稳定性影响的数值分析

为了分析评价隧道爆破开挖对洞口段边坡稳定性的影响, 以武靖高速矮子寨隧道工程为依托, 采用FLAC^3D软件建立了相应数值分析模型模拟隧道爆破开挖施工过程, 计算分析了爆破施工对洞口段边坡稳定性的影响规律。研究结果表明：隧道爆破施工产生的振动效应会极大降低隧道洞口段边坡的安全系数, 并且会增大边坡地表位移沉降; 锚杆支护有助于提高振动荷载作用下处于失稳状态的边坡稳定性。     

爆破岩体边坡稳定性分析

通过对岩体边坡产状与结构面产状关系的变化分析,表明爆破后的边坡的稳定性随地形的变化而不断变化。文中讨论了岩体结构面的走向、倾向、倾角与边坡稳定性之间的相互关系,最后对爆破施工与地质条件的关系作进一步阐述。     

露天矿边坡破坏机理数值模拟分析

介绍了露天矿边坡数值模拟的方法,在强度折减理论的基础上,通过建立地质模型并应用RFPA二维软件模拟了某露天矿南帮边坡的稳定性状况。对模拟结果分析得出：边坡的滑移范围从边坡顶部沿破碎带、泥岩夹煤层和不整合面向下延伸,滑坡逐渐脱离深部的不整合面而沿着弱层移动,并产生垂直边坡方向的剪断破坏,最终形成贯通边坡底部的滑移破坏。     

边坡层状岩体三维横观各向同性数值分析

建立层状岩体的三维横观各向同性连续介质力学模型,把三维Hoffman强度准则引入到层状边坡稳定性分析中,模拟不同岩层倾角下三维边坡破坏模式。结果表明：岩层为水平分布,剪应力起主导作用,易发生以剪切为主的损伤破坏;岩层为竖直分布,主应力起主导作用,易发生以拉应力为主的倾倒破坏;当层状岩体的走向与坡面走向一致,岩层倾角在0°~90°变化时,岩体从剪应力为主的破坏到拉剪组合破坏再到以拉应力为主的破坏过渡。另外,顺倾岩层的边坡更容易发生剪切滑移型破坏,而反倾岩层的边坡整体不易发生剪切滑移破坏,多存在局部小范围损伤,整体相对较稳定。研究结果可为层状岩体边坡的设计、支护和监测提供借鉴意义。     

裂隙岩体爆生裂纹扩展机理数值模拟研究*

为研究裂隙岩体爆破裂纹扩展机理,采用LS-DYNA软件模拟含竖向单裂隙、水平单裂隙和竖向平行裂隙的岩体爆破过程,并讨论原岩应力对裂隙岩体爆破的影响。结果表明：炮孔连线中心处存在竖向单裂隙时,孔间裂纹均能实现贯穿,裂隙有闭合的趋势,且裂隙的存在有利于提高孔间岩石的破碎程度。炮孔连线处存在竖向平行裂隙时,裂隙尖端萌生的翼裂纹可以贯通,但平行裂隙之间无法实现良好的破岩效果。水平裂隙距炮孔较近时,应力波透射至裂隙面背爆侧后会产生较多拉伸裂纹。水平裂隙距离炮孔较远时,裂隙的阻隔作用较明显。在静水地应力作用下,岩石径向拉伸裂纹和尖端翼裂纹的萌生与扩展均受到抑制作用。在非静水地应力作用下,裂纹扩展在最小主应力方向受到的抑制作用更大,且该抑制作用随最大主应力的增大而增大。     

爆破振动载荷对露天边坡稳定性影响数值模拟研究

边坡稳定性是影响露天矿山安全的重要因素之一,关系着矿山的人员财产安全,而矿山日常生产中的爆破活动又是影响边坡稳定性的重要因素之一。通过对某矿区进行现场工程地质调查等获得了边坡岩体力学参数,同时,采用强度折减法,利用FLAC3D软件,对矿区4个分区边坡在爆破振动荷载下的稳定性系数进行了分析计算。计算分析结果表明,此矿山在爆破振动荷载工况下各分区边坡的稳定性系数均大于许用安全系数,处于稳定状态。     

单侧开半圆孔PMMA试件Ⅰ型和Ⅰ-Ⅱ混合型裂纹动态扩展及数值模拟研究

为研究Ⅰ型和Ⅰ-Ⅱ混合型裂纹扩展问题,利用分离式霍普金森杆(SHPB)对含有预制裂纹的单侧开半圆孔(Unilateral Semicircular Hole,USH)PMMA 试件进行冲击,得到了Ⅰ型裂纹和Ⅰ-Ⅱ混合型裂纹,同时采用动态焦散线实验方法研究了裂纹扩展时程关系及裂纹扩展尖端动态应力强度因子的变化规律,利用ABAQUS 软件对试验过程进行数值模拟,研究其扩展路径。结果表明:通过试验得到的Ⅰ型和Ⅰ-Ⅱ混合型裂纹轨迹和数值模拟的结果基本相似,证明了利用数值方法模拟裂纹扩展轨迹的可行性;两种类型的裂纹在扩展过程中尖端均会出现停顿,最终都会朝着试件中轴线方向移动;使用单侧半开圆孔试件进行SHPB以及动态焦散试验可以有效研究Ⅰ型和Ⅰ-Ⅱ混合型裂纹扩展过程,为后续研究裂纹扩展提供思路。     

岩石单一裂纹扩展率的数值模拟研究

运用断裂力学理论推导出单一裂纹有效长度理论表达式,提出裂纹扩展能力的度量单位———裂纹扩展率的概念。通过FLAC3D有限元软件模拟计算了岩石单一裂纹在不同压应力作用下的裂纹扩展率,通过比较裂纹扩展率的理论值和数值实验值,发现在不同压应力作用下两者基本吻合,指出数值实验是计算单一裂纹扩展长度的有效方式之一。     

边坡开挖过程考虑卸荷效应的分析

以露天矿高边坡开挖工程实际的施工程序为依据,运用数值模拟的方法对边坡开挖在不同工况下的应力情况进行对比分析,证明高边坡开挖应以卸荷岩体力学分析的合理性。     

边坡石方开挖准预裂爆破技术研究

通过ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立高速公路边坡准预裂爆破模型,选取塑性随动硬化材料模型,来模拟爆破载荷作用下岩石的本构关系,考虑不耦合系数、线装药密度、药包直径及炮孔间距等参数,进行缓冲孔爆炸应力场数值模拟计算。通过在高速公路施工现场进行爆破试验,并采用IDTS3850型测振仪进行爆破振动测试,检验模型设计及参数计算的准确度,验证缓冲孔设计方案的可行性。     

分次分段掘进爆破技术在复杂破碎岩体中的应用

某地下金属矿山辅助斜坡道掘进处于强风化闪长岩及中风化闪长岩中,断层、节理裂隙发育,岩体质量 呈现出复杂多变性特征,受地表水系影响,地下水较大,在掘进中岩体易发生坍塌,采用常规爆破方法掘进导致超欠 挖现象较为严重,爆破成型控制难度比较大,最严重时顶板垮塌高度达 8 m,由此增加了排险与支护工作量,影响施工 进度。 针对这一工程情况,设计了分次分段掘进的光面爆破技术方案,在同一断面不同区域设计不同的爆破技术参 数,爆破后巷道界面比较平整,超挖量控制在 15 cm 以下,无欠挖;在顶板位置周边孔孔痕率能达到 65%以上,有效减 弱了爆炸冲击对顶板围岩的破坏作用。 在解决特定围岩条件下爆破成型问题的同时也进行了技术扩展应用,指出在 施工过程中可结合如加密布置周边眼以减少单孔装药量甚至是采用不装药的措施来达到控制巷道成型的目的,最大 程度地保护预留岩体。     

岩质多级边坡爆破震动的坡形效应研究

岩质边坡的高程放大效应是边坡爆破振动主要研究内容之一,对研究爆破作用下边坡局部损伤破坏具有重要意义。通过建立爆破边坡模型,引入坡形影响因子,进而推导爆破震动波作用下多级边坡振动位移公式,结合现场监测数据进行对比分析,结果证明引入坡形的震动位移公式准确率能达到67%~72%,基本满足初步估算要求。     

板裂介质岩体边坡的后屈曲性态

应用板裂边坡介质力学计算模型，在边坡岩体屈曲性态和变形因素分析的基础上，研究了层状边坡在分叉点附近的邻域，探讨了结构分叉后平衡路径的演化途径；应用后屈曲能量准则建立的平衡稳定模态幅值方程，充分考虑屈曲岩层自重的法向分力对边坡稳定性的影响，得到一般情况下板裂介质岩体边坡溃屈极限长度方程；给出了任意倾斜角度边坡溃屈极限长度和模态幅值的极值，并以此作为岩体边坡稳定性的位移判剧．研究表明：分叉点附近的邻域与边坡坡角、岩体材料及结构几何特征有关；边坡从初始屈曲到后屈曲的变形过程中，只有当正则因子改变正负号时，系统才会从一个状态突跳互另一个状态；而由坡角确定的剖分因子始终控制着系统状态变量与载荷的对应关系，并有利于边坡岩体结构的稳定．图1，参12．     

边坡开挖光面爆破对岩体损伤的影响分析

边坡开挖爆破必然造成边坡岩体的损伤。通过受损边坡岩体取样岩芯裂隙的统计分析、声波速度测试、岩芯切片微观结构的电镜观察及岩芯的强度试验,发现光面爆破对边坡岩体的损伤程度与爆破规模无明显关系,而与光爆孔的线装药密度有关,损伤区岩石的强度明显降低。     

岩质高边坡开挖施工的爆破振动监测与分析

基于量纲分析理论,分析影响边坡爆破振动速度相关物理量,推导并改进考虑高程因素影响的爆破振动速度预测公式,结合某石油储备基地山体边坡爆破开挖工程实地监测,对比分析改进公式与萨道夫斯基等传统经验公式对振动速度的预测精度。结果表明:改进公式对实测数据拟合的线性相关性为0.87,通过在公式中引入边坡坡度项(H/D)可大幅提高振动速度预测精度,垂直向质点峰值速度(PPVz)及峰值矢量和速度(PVS)预测值的最大相对误差分别为9.3%、12.7%,平均值分别为8.2%、9.8%,该公式用于边坡坡面质点振动速度预报切实、可行;PVS是坡面质点空间各方向振动速度时程信息的综合表征,综合涵盖质点3个方向振动速度分量对建(构)筑物的振动累积、破坏效应,选取PVS作为爆破振动安全控制指标更为合理。